如何做一個(gè)高集成低能耗的BMS系統(tǒng)

昨日已經(jīng)為大家講解恩智浦基于ISO26262標(biāo)準(zhǔn)、支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞腂MS整體方案，同時(shí)還有意法半導(dǎo)體面向車載信息娛樂(lè)、音視頻多媒體播放、整合高速CAN功能的電源管理IC，凌力爾特最新高度精準(zhǔn)的電池組監(jiān)視器+SmartMesh® 無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)組合的無(wú)線BMS系統(tǒng)。目前，電池管理系統(tǒng)主要發(fā)展趨勢(shì)，除了監(jiān)測(cè)電池工作狀態(tài)參數(shù)以外，還應(yīng)具有精準(zhǔn)估算電池荷電狀態(tài)（SOC）、電池健康狀態(tài)（SOH）、通訊、電池故障診斷、電池組均衡控制、電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)人機(jī)界面等方面的功能。BMS通過(guò)與整車控制器通訊，能達(dá)到優(yōu)化駕駛，防止過(guò)度放電；與充電機(jī)結(jié)合能夠優(yōu)化充電。電池管理系統(tǒng)也正向著集成化、低能耗、智能化、高可靠性方向發(fā)展。

在通常的電池供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，大多數(shù)采用的方法是將系統(tǒng)負(fù)載與電池直接連接。系統(tǒng)負(fù)載會(huì)使鋰離子電池不斷放電，從而縮短了電池生命周期。Microchip 的 MCP73871 旨在克服鋰離子電池供電應(yīng)用的這些設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。MCP73871 是一款尺寸緊湊且功能豐富的單芯片解決方案。該器件非常適合用于設(shè)計(jì)小型系統(tǒng)，同時(shí)還可以延長(zhǎng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間和電池壽命。

MCP73871 典型應(yīng)用

MCP73871 器件是一款用于系統(tǒng)負(fù)載均衡和鋰離子/鋰聚合物電池充電管理的完全集成線性解決方案，可以選擇交流/直流墻式適配器或 USB 端口電源。此外，它還可以在輸入電源和電池之間進(jìn)行自主電源選擇。該器件不僅物理體積小而且需要的外部元件少，因此非常適合于便攜式應(yīng)用。MCP73871 器件可以自動(dòng)從單節(jié)鋰離子電池或輸入電源（交流/直流墻式適配器或 USB 端口）獲取系統(tǒng)負(fù)載的電源。MCP73871 器件完全遵從 USB 規(guī)范規(guī)定的電流消耗限制。使用交流/直流墻式適配器為系統(tǒng)供電時(shí)，外部電阻將設(shè)置最大幅值為 1A 的充電電流，同時(shí)支持系統(tǒng)負(fù)載和電池充電電流之和最高為 1.8A 的總電流。

MCP73871 器件采用恒流/恒壓（CC/CV）充電算法，具有可選的充電終止點(diǎn)。提供 4 種固定的恒壓穩(wěn)壓選項(xiàng)：4.10V、4.20V、4.35V 或 4.40V，以適應(yīng)新興的電池充電需求。在高功耗或高環(huán)境溫度條件下，MCP73871 器件還可以基于裸片溫度限制充電電流。這種熱調(diào)節(jié)功能可以優(yōu)化充電周期時(shí)間，同時(shí)還可以保持器件的可靠性。

MCP73871 器件包含了一個(gè)電池低電量指示器、一個(gè)電源正常指示器和兩個(gè)充電狀態(tài)指示器，可以使用 LED 進(jìn)行顯示或與主控單片機(jī)進(jìn)行通信。MCP73871 器件支持 -40°C 至 +85°C 的環(huán)境溫度范圍。

此外，微芯開(kāi)發(fā)的MCP73871 評(píng)估板，幫助產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員采用頗受歡迎的 Microchip 帶系統(tǒng)負(fù)載均衡功能的分立式鋰離子電池充電管理控制器來(lái)簡(jiǎn)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)間。

MCP73871 的系統(tǒng)電源通路管理應(yīng)用

MCP73871 評(píng)估板能實(shí)現(xiàn)如Microchip 的分立式線性鋰離子電池充電器的系統(tǒng)電源通路和負(fù)載均衡管理控制的解決方案。當(dāng)斷開(kāi)輸入電源時(shí)，鋰離子電池也能給系統(tǒng)負(fù)載供電。

MCP73871 評(píng)估板實(shí)現(xiàn)功能

針對(duì)電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，微芯推出系列的智能充電管理控制器，如適用于便攜充電應(yīng)用的MCP73871，8 位閃芯、支持USB便攜應(yīng)用的PIC16F1xxx系列單片機(jī)（如PIC16F1933）。PIC18F1XK50 MCU系列提供USB主機(jī)監(jiān)控功能，能在PIC單片機(jī)與USB沒(méi)有連接時(shí)設(shè)定“休眠”模式或其他電源管理模式，從而進(jìn)一步減少能耗。目前，微芯提供成本最低的USB單片機(jī)，包含業(yè)界最全面的8位、16位及32位USB單片機(jī)產(chǎn)品線，所有PIC單片機(jī)提供單一集成的開(kāi)發(fā)環(huán)境MPLAB® IDE支持。

MCP73871 充電管理控制器（評(píng)估板）

目前成本最低、支持USB應(yīng)用的8位PIC單片機(jī)——PIC18F14K50

微芯充電管理系列部分產(chǎn)品示例